SZKOŁA GŁOWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ |
|||
KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ |
LABORATORIUM HYDROMECHANIKI |
||
Ćwiczenie nr 8
Temat: Badanie charakterystyk pomp wirowych odśrodkowych i ich współpracy szeregowej i równoległej. |
Pluton 1 |
wykonał:
asp.sztab. Andrzej Rogalski |
|
|
Grupa: A |
|
|
Prowadzący: kpt. mgr inż. E. Pawlak
|
Data wykonania: 13.04.2003r |
Data złożenia:
.05.2003 r |
Ocena:
|
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest określenie charakterystyk pomp wirowych odśrodkowych pracujących pojedynczo oraz współpracujących szeregowo.
Schemat stanowiska pomiarowego
1 - pompa, 2 - zawór zwrotny, 3 - zawór kulowy, 4 - zawór kulowy, 5 - smok ssawny, 6 - przepływomierz magnetyczny, 7 - zawór regulacyjny, 8 - zawór odcinający, 9 - wakuometr, 10, 11 - manometry sprężynowe, 12 - tensometryczny czujnik ciśnienia, 13 - miernik ciśnienia, 14 zbiornik wody.
Wyniki pomiarów:
1. Dla pojedynczej pompy
Lp. |
k[%] |
Hs, [Mpa] |
Ht, [Mpa] |
Ns [ W] |
1. |
54 |
-0,02 |
0,05 |
1080 |
2. |
52 |
-0,02 |
0,08 |
1080 |
3. |
49 |
-0,02 |
0,12 |
1110 |
4. |
45 |
-0,01 |
0,18 |
1140 |
5. |
36 |
0 |
0,3 |
1140 |
6. |
21 |
0,01 |
0,4 |
1020 |
7. |
16 |
0,01 |
0,42 |
930 |
8. |
11 |
0,01 |
0,44 |
810 |
9. |
8 |
0,01 |
0,46 |
750 |
10. |
5 |
0,01 |
0,46 |
660 |
2. Połączenie szeregowe
Lp. |
Qodczytu[%] |
Hs1, [MPa] |
Ht1, [MPa] |
Ht2, [MPa] |
Ns [W] |
1. |
56 |
-0,01 |
0 |
0,02 |
2040 |
2. |
52 |
-0,01 |
0,1 |
0,16 |
2100 |
3. |
48 |
-0,01 |
0,15 |
0,28 |
2220 |
4. |
37 |
0 |
0,28 |
0,52 |
2280 |
5. |
30 |
0 |
0,34 |
0,64 |
2160 |
6. |
26 |
0 |
0,36
|
0,7 |
2100 |
7. |
20 |
0 |
0,4 |
0,78 |
1920 |
8. |
15 |
0 |
0,44 |
0,84 |
1800 |
9. |
9 |
0 |
0,46 |
0,9 |
1500 |
10. |
5 |
0 |
0,48 |
0,92 |
1260 |
3. Połączenie równoległe
Lp. |
k[%] |
Hs1, [MPa] |
Hs2, [MPa] |
Ht, [MPa] |
Ns [W] |
1. |
96 |
-0,01 |
-0,01 |
0,12 |
2220 |
2. |
90 |
-0,01 |
-0,01 |
0,15 |
2220 |
3. |
80 |
0 |
0 |
0,22 |
2280 |
4. |
70 |
0 |
0 |
0,28 |
2280 |
5. |
60 |
0 |
0 |
0,32 |
2220 |
6. |
50 |
0 |
0 |
0,36 |
2100 |
7. |
40 |
0 |
0 |
0,40 |
1980 |
8. |
30 |
0 |
0 |
0,42 |
1800 |
9. |
20 |
0 |
0,01 |
0,44 |
1620 |
10. |
10 |
0 |
0,02 |
0,46 |
1320 |
Obliczenia (dane z pozycji 2):
POJEDYNCZA POMPA
obliczenie wydatku Q rzeczywistego( tab. 1 dla poz. 2)
Qrz = k Qodczytu = (52 x 4,4)/100 = 2,29 dm3/s
zamiana ciśnienia z MPa na metry słupa wody:
0,02MPa = 2msw
0,42Mpa = 42msw
obliczanie wysokości podnoszenia
Ht = 8msw
Hs = -2msw
Hp = Ht + Hs = 8 + (-2 ) = 6 msw
przeliczenie mocy silnika
1080 W = 1,08 kW
obliczenie mocy pojedynczej pompy:
gęstość wody γ = 1kg/l
wydajność Q = 2,29 l/s
wysokość podnoszenia Hp = 6msw
NH = (γ x Q x Hp)/102 [kW] = (1 x 2,29 x 6 )102 = 0,13 kW
obliczenie sprawności pojedynczej pompy:
sprawność silnika ηs = 0,95
moc silnika Ns = 1,08 kW
moc pompy NH = 0,13 kW
ηH = NH/ηsNs = 0,13/0,95 x 1,08 = 0,127
Dla pojedynczej pompy
Lp. |
Q rz[l/s] |
Hs [m] |
Ht [m] |
Ns [kW] |
Hp [m] |
NH [kW] |
ηh |
1 |
2,38 |
-0,02 |
0,05 |
1,08 |
3 |
0,07 |
0,07 |
2 |
2,29 |
-0,02 |
0,08 |
1,08 |
6 |
0,13 |
0,13 |
3 |
2,16 |
-0,02 |
0,12 |
1,11 |
10 |
0,21 |
0,2 |
4 |
1,98 |
-0,01 |
0,18 |
1,14 |
17 |
0,33 |
0,30 |
5 |
1,58 |
0 |
0,30 |
1,14 |
30 |
0,46 |
0,42 |
6 |
0,92 |
0,01 |
0,4 |
1,02 |
39 |
0,35 |
0,36 |
7 |
0,70 |
0,01 |
0,42 |
0,93 |
41 |
0,28 |
0,32 |
8 |
0,48 |
0,01 |
0,44 |
0,81 |
43 |
0,20 |
0,26 |
9 |
0,35 |
0,01 |
0,46 |
0,75 |
45 |
0,15 |
0,21 |
10 |
0,22 |
0,01 |
0,46 |
0,66 |
45 |
0,09 |
0,14 |
POMPY POŁĄCZONE SZEREGOWO
obliczenie mocy pomp:
gęstość wody γ = 1kg/l
wydajność Q = 2,29 l/s
NH = (γ x Q x Hp)/102 [kW] = (1 x 2,29 x 25 )102 = 0,56 kW
wysokość podnoszenia Hp = 25 msw
b) obliczenie sprawności pomp:
sprawność silnika ηs = 0,95
moc silnika Ns = 2,1 kW
moc pompy NH = 0,56 kW
ηH = NH/ηsNs = 0,56/0,95 x 2,291 = 0,28
Wyniki obliczeń:
Lp. |
Q rz[l/s] |
Hs [m] |
Ht [m] |
Ns [kW] |
Hp [m] |
NH [kW] |
ηH |
1 |
2,46 |
-0,01 |
0 |
2,04 |
3 |
0,02 |
0,01 |
2 |
2,29 |
-0,01 |
0,1 |
2,1 |
25 |
0,56 |
0,28 |
3 |
2,11 |
-0,01 |
0,15 |
2,22 |
34 |
0,66 |
0,32 |
4 |
1,5 |
0 |
0,28 |
2,28 |
80 |
1,18 |
0,54 |
5 |
1,32 |
0 |
0,34 |
2,16 |
98 |
1,27 |
0,62 |
6 |
1,14 |
0 |
0,36 |
2,10 |
106 |
1,18 |
0,59 |
7 |
0,88 |
0 |
0,4 |
1,92 |
118 |
1,02 |
0,56 |
8 |
0,66 |
0 |
0,44 |
1,8 |
128 |
0,83 |
0,48 |
9 |
0,39 |
0 |
0,46 |
1,5 |
136 |
0,52 |
0,36 |
10 |
0,22 |
0 |
0,48 |
1,26 |
140 |
0,3 |
0,25 |
POMPY POŁACZONE RÓWNOLEGLE
a) obliczenie mocy pomp:
gęstość wody γ = 1kg/l
wydajność Qrz = k Qodczytu = (90 x 4,4)/100 = 3,96 l/s
wysokość podnoszenia Hp
Hp = Ht + Hs = 15 + (-1 - 1 ) = 13 msw
Hp = 13 msw
b) obliczenie sprawności pomp:
sprawność silnika ηs = 0,95
moc silnika Ns = 2,22 kW
moc pompy NH = 0,5 kW
ηH = NH/ηsNs = 0,5/0,95 x 2,2 = 0,24
Dla połączenia równoległego
Lp. |
Q rz[l/s] |
Ns [kW] |
Hp [m] |
NH [kW] |
ηH |
1 |
4,22 |
2,22 |
10 |
0,41 |
0,26 |
2 |
3,96 |
2,22 |
13 |
0,50 |
0,24 |
3 |
3,52 |
2,28 |
22 |
0,76 |
0,35 |
4 |
3,08 |
2,28 |
28 |
0,84 |
0,39 |
5 |
2,64 |
2,22 |
32 |
0,83 |
0,39 |
6 |
2,2 |
2,1 |
36 |
0,78 |
0,39 |
7 |
1,76 |
1,98 |
40 |
0,69 |
0,37 |
8 |
1,32 |
1,8 |
42 |
0,54 |
0,32 |
9 |
0,88 |
1,62 |
44 |
0,37 |
0,24 |
10 |
0,44 |
1,32 |
46 |
0,18 |
0,14 |
Wnioski
Na otrzymanych wykresach charakterystyk widzimy, jaka ścisła zależność zachodzi pomiędzy wydajnością, ciśnieniem i mocą pompy a jej sprawnością.
Jeżeli w czasie pracy pompy dobrze dobierzemy parametry wydajności i ciśnienia wykorzystamy jej najlepsza sprawność a zarazem uzyskamy największe oszczędności w czasie eksploatacji.
Podczas współpracy równoległej pomp wysokość podnoszenia jest równa wysokości podnoszenia jednej pompy, natomiast wydajność wzrasta prawie dwukrotnie (wzrost wydajności powoduje wzrost współczynnika oporów przepływu).
W przypadku współpracy szeregowej dwóch pomp wydajność ich jest równa wydajności jednej pompy, natomiast wysokość podnoszenia prawie dwukrotnie wzrasta.
Wiemy jednak, że w rzeczywistości występują straty wynikające ze wzrost współczynnika oporów przepływu, co pociąga za sobą straty w wysokości podnoszenia.
Znając te zależności możemy dokonać prawidłowego wyboru połączenia pomp o jednakowej charakterystyce w czasie trwania akcji gaśniczej. I tak, gdy musimy podać wodę na dużą odległość stosujemy połączenie szeregowe, a jeżeli potrzebujemy dużą ilość wody na krótkich odcinkach, wykorzystujemy połączenie równoległe.